概述
現(xiàn)在一些工業(yè)或商業(yè)的動力系統(tǒng)中，有時會出現(xiàn)一些原因莫明的故障或事故。例如，在額定負荷范圍內(nèi)，經(jīng)常出現(xiàn)補償電容器或熔斷器發(fā)熱燒毀、一些測控元件或控制保護設(shè)備產(chǎn)生異常誤差或誤動作、負荷開關(guān)失控、生產(chǎn)工藝或產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。我們應(yīng)該有所警覺，最可能的起因只有一個——電力諧波及其影響。
在理想情況下，我國電源提供的電壓和電流具有標(biāo)準(zhǔn)50Hz頻率的正弦波形，但在實際中供電電壓和電流的波形由于某些原因產(chǎn)生畸變，即疊加了諧波成分。
諧波
是一個周期電氣量中頻率為大于1整數(shù)倍基波頻率的正弦波分量，由于諧波頻率高于基波頻率，又稱高次諧波。
諧波頻率與基波頻率的比值稱為諧波次數(shù)。諧波源頻率(fn)可以表示如下圖：
fn=fo(P*N±1)
fo=基波頻率
P=整流/開關(guān)元件的數(shù)量
N=整數(shù)數(shù)目1、2、3…
例：6脈沖整流(P=6)
fn=5，7，11，13，17，19
諧波含量(電壓或電流）
從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。
諧波含有率(HR)
周期性交流量中含有的第h次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比(用百分數(shù)表示)。第h次諧波合有率以HR Uh表示， 第h次諧波電流含有率以HR Ih表示。
總諧波畸變率(THD)
周期性交流量中的諧波含量的方根值與其基波分量的方均根值之比(用百分數(shù)表示)。
應(yīng)用領(lǐng)域
諧波從何而來?
1、現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展：石油化工工業(yè)/汽車制造工業(yè)/鋼鐵工業(yè)/半導(dǎo)體電子工業(yè)/通迅行業(yè)/造紙輕工工業(yè)/煙草工業(yè)；
2、商業(yè)化辦公樓宇；
3、體育場、展覽館；
4、大量使用現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備：變頻調(diào)速裝置/直流傳動設(shè)備/電焊機/中頻設(shè)備/大功率可控硅/電子整流設(shè)備/UPS系統(tǒng)電腦設(shè)備/新型熒光燈具/電解設(shè)備。
諧波對設(shè)備的影響
1、供用電系統(tǒng)中的諧波危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
供電設(shè)備在高頻分量作用下，集膚效應(yīng)增大、渦流、磁滯等影響增加，引起異常過熱，損耗大為增加。諧波成分使電流和電壓波形發(fā)生畸變，而波形過零點的畸變直接對測控元件或設(shè)備產(chǎn)生干擾和誤動。
2、諧波影響的主要設(shè)備：
變壓器、旋轉(zhuǎn)電機
鐵芯磁感應(yīng)環(huán)流增加，大大加大電氣設(shè)備發(fā)熱損耗增加功耗，加速絕緣老化，影響設(shè)備壽命。
電線電纜
集膚效應(yīng)增大，發(fā)熱損耗增加，加速絕緣老化，影響壽命。
電力電容器組
諧波電壓會加速電容器的老化，使電容器的損耗系數(shù)增大，附加損耗增加，從而容易發(fā)生故障和縮短電容器的壽命。
另一方面，諧波回路的諧振頻率接近于某次諧波頻率時，使諧波電流放大，甚至產(chǎn)生諧振。
供用電設(shè)備
旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，供用電設(shè)備機械振動加大，甚至發(fā)生諧振。
測控元件或設(shè)備
受諧波干擾而出錯或誤動。如負荷開關(guān)誤跳、產(chǎn)生測控設(shè)備失控或不穩(wěn)定。
我公司采用在電容器前串濾波電抗器的技術(shù)來達到保護電容器的作用，同時也起到了抑制電網(wǎng)諧波的效果。濾波電抗器和電容器串聯(lián)組成LC振蕩回路，并通過精確的調(diào)整使諧振頻率固定在某個特定的頻率上，從而達到抑制電網(wǎng)諧波的目的(見下圖)。
為了方便在不同的低壓系統(tǒng)里安裝帶濾波電抗器的補償系統(tǒng)，我公司提供組裝成型并經(jīng)過嚴(yán)格測試的低壓濾波無功補償模塊.用戶可以直接訂購補償模塊安裝在自己的低壓系統(tǒng)中。
另外我公司也可以根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，直接提供成套的低壓補償裝置、諧波處理裝置和有源濾波裝置，并提供完善的售前和售后服務(wù)。
諧波對電力電容器的危害
諧波對電力電容器的危害 諧波電流一旦被電容器放大并疊加在電容的基波電流上，這將使流過電容器電流的有效值增加，電力電容器會由于諧波電流引起附加絕 緣介質(zhì)損耗加大、溫度升高，加快電容器絕緣老化，甚至引起過熱使電容器損壞。此外，諧波電流被放大引發(fā)的諧波電壓增大一旦疊加 在電容器的基波電壓上，同樣會使電容器電壓有效值增大，并且電壓峰值也會大增加，造成電容器發(fā)生局部放電不能熄滅，這也是電容 器損壞的一個主要原因。
由于電容器對諧波電流的放大作用，它不僅危害電容器本身，而且會危及電網(wǎng)中的其它電氣設(shè)備，嚴(yán)重時會造成電氣設(shè)備損壞，甚至破 壞電網(wǎng)的正常運行，因此，必須要解決好電容器對諧波電流的放大問題，加強諧波的抑制與防范。
主要用途與適用范圍
ZUIC-9K系列智能濾波式無功補償模塊是由智能測控單元、智能型過零投切繼電器、智能保護單元、低壓濾波電力電容器組成一個獨 立完整的智能補償單元。替代由智能無功控制器、熔絲（或微斷）、晶閘管復(fù)合開關(guān)（或接觸器）、熱繼電器、指示燈、低壓電力電容器、 干式串聯(lián)電抗器多種分散器件組裝而成的自動無功補償裝置。
產(chǎn)品主要應(yīng)用于諧波十分嚴(yán)重場合的無功補償，能夠可靠運行，不會產(chǎn)生諧振，對諧波無放大作用，并在一定程度上有吸收消除諧波的功能。其中串接6%、7％電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為5次的電氣環(huán)境，串接12%、13％電抗器的產(chǎn)品使用于主要諧波為3次的電氣 環(huán)境。
本產(chǎn)品符合：國家標(biāo)準(zhǔn)GB!丁15576-2008（我公司為本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位）
功能特點
模塊化結(jié)構(gòu)
智能電容器為模塊化結(jié)構(gòu)，體積小、現(xiàn)場接線簡單、維護方便。只需要增加模塊數(shù)量即可實現(xiàn)無功補償系統(tǒng)的擴容。
過零投切
零投切由核心器件智能型過零投切繼電器實現(xiàn)零電壓投、零電流切，即“過零投切”，降低系統(tǒng)功耗。因此電容器投切過程無涌流沖擊、 無切除過電壓、無燃弧現(xiàn)象。
保護功能
智能電容器具有過電壓、過電流、欠電壓、失壓保護、缺相、短路保護、電容器和電抗器過溫保護、諧波超限保護、容量損耗超限報警、 投切故障報警、電路故障報警、通訊故障報警等功能，有效保障電容器安全，延長設(shè)備壽命。低壓電力電容器體內(nèi)溫度保護是其重要保 護之一，工作電源電壓過高。過諧波及環(huán)境溫度過高均會嚴(yán)重影響低壓電力電容器的使用壽命。設(shè)置低壓電力電容器體內(nèi)溫度保護，可 以在其體內(nèi)溫度超值時退出運行，從而延長低壓電力電容器的使用壽命。
控制技術(shù)
投切判據(jù)為功率因數(shù)及無功功率，采用無功潮流預(yù)測和延時多點采樣技術(shù)，功率因數(shù)低于設(shè)定值時，根據(jù)負荷無功缺額分級差控制投切， 確保投切無振蕩。重載時，無功得到充分補償。
智能網(wǎng)絡(luò)功能
控制器可要可不要，智能電容器可自成系統(tǒng)工作，實現(xiàn)低壓無功自動補償功能，個別智能無功補償電容器故障后自動退出，并不影響其 余工作。采用智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建485通迅網(wǎng)絡(luò)，多臺電容器并聯(lián)使用，自動生成一個網(wǎng)絡(luò)，其中地址碼最小的一個為主機，其余則為副機．構(gòu)成低壓無功自動控制系統(tǒng)。個別副機故障自動退出，不影響其余工作，主機故障自動退出，在其余副機中產(chǎn)生一個新的主機， 組成一個新的系統(tǒng)。
優(yōu)質(zhì)電力電容器
智能電容器中的電容器組件采用漸進式加厚銀鋅鍍膜工藝，銀鋅鍍膜具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，同時厚度與該處的電流密度成正比，因此工作時發(fā)熱量小并且均勻，極大地提高了低壓電力電容器的容量穩(wěn)定性，極少衰減，電容器整體高真空下浸漬技術(shù)，保證了電容器具有極好的穩(wěn)定性和超長的使用壽命。
人機聯(lián)系
采用液晶大屏幕全中文顯示器和按鍵實現(xiàn)人機聯(lián)系。液晶顯示器上實時顯示網(wǎng)絡(luò)狀況及電容器運行數(shù)據(jù)：包括無功功率、系統(tǒng)功率因數(shù)、 電壓、電流、電容器電流、諧波畸變率、電容容量、電容器體內(nèi)溫度、CT變比，聯(lián)機臺數(shù)等。
故障自診斷技術(shù)
通過實時監(jiān)測智能電容器內(nèi)部零投切開關(guān)、斷路器、電容器等零部件運行狀況，并在液晶顯示器實時中文提示。便于故障快速定位。從 而實現(xiàn)免維護。
傻瓜式操作模式
能自動識別和設(shè)置用戶外配總柜互感器變比，自動識別二次互感器取樣信號極性。接線無極性錯接之憂慮，每臺能自動生成通信地址編 碼，無需人工設(shè)置，即連即用。
混合補償功能
可實現(xiàn)分相補償。在三相負荷不平衡場合，可采用三相與分相相結(jié)合方式，根據(jù)每相無功缺額大小，對三相分別投切，達到無功最優(yōu)化。
濾波功能
有效抑制高次諧波涌流，對高次諧波形成低阻抗通路。對諧波具有吸收泄放作用，能消除高次諧波對電容器的影響，減輕和抑制諧波電 流和閃變電流，保護電路及電容器過載，防止電容器過熱、絕緣介質(zhì)的老化、自愈性能下降、使用壽命降低。
安裝維護方便
ZUIC-9K系列智能濾波式無功補償模塊安裝設(shè)計為座式安裝，模塊化結(jié)構(gòu)，組合靈活，擴容方便，在低壓成套柜中安裝簡單，便于維護。
高品質(zhì)干式串聯(lián)電抗器
產(chǎn)品的干式串聯(lián)電抗器，體積小、重量輕、高品質(zhì)、低溫升、低功耗，并且具有極高的耐熱等級，可確保電抗器在高溫下亦能安全地?zé)o噪音地運行。
型號及含義
產(chǎn)品設(shè)計序號如：
ZUIC-9KS/0.48-40-7％表示共補40kvar電容電壓480V串接7％電抗，三相補償用于400V系統(tǒng)。
ZUIC-9KF/O.28-20-7％表示分補20kvar電容電壓280V串接7％電抗，分相補償用于400系統(tǒng)。
串聯(lián)電抗器電抗率一般取7％或13%。
電容電壓一般三相補償取480V或525V，分相補償取280V或300V，可靠性高。
電抗率為7％的產(chǎn)品主要應(yīng)用于5次及以上諧波含量較高的場合；電抗率為13％的產(chǎn)品主要應(yīng)用于3次及以上諧波含量較高的場合。
單組產(chǎn)品選型表
人機交互
單組產(chǎn)品安裝接線圖
單組產(chǎn)品外形及安裝尺寸
雙組產(chǎn)品選型表
雙組產(chǎn)品安裝接線圖
雙組產(chǎn)品外形及安裝尺寸
主要技術(shù)參數(shù)
環(huán)境條件
1、環(huán)境溫度：-45℃ - 55℃;
2、相對溫度：40℃, 20-90%
3、海拔高度：≤200Om;
電源條件
1、工作電壓：380V/220V±20%;
2、功率消耗：<0.5W（切除電容器時）;<5W（投運電容器時）;
電氣安全
電氣間隙與爬電距離、絕緣強度、安全防護、短路強度、采樣與控制電路防護符合中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T842-2003《低壓并聯(lián)電容器裝置使用技術(shù)條件》中對應(yīng)條款要求；
保護誤差
1、電壓：≤0.5%;
2、電流：≤1.0%:
3、溫度：±1℃（電容器），±30℃（電抗器）;
4、時間：±0.Ols;
零投切開關(guān)參數(shù)
1、零投切偏移度：≤2.5o;
2、耐電壓沖擊：≥AC2500V(DC4000V);
3、耐電流沖擊：≥50倍額定電流；
可靠性參數(shù)
1、控制準(zhǔn)確率：100%;
2、投切允許次數(shù)：100萬次；
3、電容器容量運行時間衰減率：≤1%年；
4、電容器容量投切衰減率：≤0.1％萬次；
5、年故障率：≤0.1%;
無功控制參數(shù)
1、無功控制誤差：≤最小電容器容量的75%;
2、無功容量：單臺≤(50)kvar共補；≤30kvar（分補）;雙臺≤(30+30)kvar共補；≤（30+30）kvar（分補）;
測量誤差
1、電壓：≤0.5%（在80-120％電源額定電壓范圍內(nèi)）;
2、電流：≤1%（在5-20％額定電流范圍內(nèi)）；≤0.5%（在20-120％額定電流范圍內(nèi)）;
3、功率：≤1%;
4、溫度：±1℃；
典型設(shè)計電氣原理圖
智能電容器安裝數(shù)量參考表
注：智能濾波式無功補償模塊產(chǎn)品內(nèi)有電抗器，工作時有較大熱量產(chǎn)生，因此電氣柜內(nèi)應(yīng)裝設(shè)溫控散熱電扇。
普通式智能無功補償電容器產(chǎn)品臺數(shù)較多時，為便于散熱，因此電氣柜內(nèi)應(yīng)裝設(shè)溫控散熱電扇。
典型設(shè)計例圖
諧波治理與無功補償成套三相共補設(shè)計舉例
1、此例諧波治理與無功補償成套應(yīng)用設(shè)計舉例包括：箱式變、公用變、專用變、綜合變GGD/GCK/GCS/MNS等配電柜的無功補償和諧波抑制。
2、應(yīng)用場合：三相負荷平衡場合，6%，7%電抗率的模塊主要用于大功率直流電機、風(fēng)機、變頻器等非線性設(shè)備產(chǎn)生的5、7次及以上的諧波補償場合，且以上非線性設(shè)備比例≤50%變壓器容量，存在一定量的諧波，電容器額定電壓的選取宜不低于480V。12%
13%電抗率的模塊主要用于硅整流、單晶爐、鑄錠爐、熔煉爐、中頻爐、軋機、等非線性設(shè)備產(chǎn)生3次及以上諧波補償?shù)挠秒妶鏊?/span>且以上負荷中非線性設(shè)備比例≤50%變壓器容量存在大量諧波，電容器額定電壓的選取宜不低于525V。
諧波治理與無功補償成套混合補償應(yīng)用設(shè)計舉例
1、此例無功補償包括：箱式變、公用變、專用變、綜合變GGD/GCK/GCS/MNS等配電柜的無功補償和諧波治理；智能電容器
2、應(yīng)用場合：三相負荷不平衡場合，6%，7%電抗率的模塊主要用于大功率直流電機、風(fēng)機、變頻器等非線性設(shè)備產(chǎn)生的5、7次及以上的諧波補償場合，且以上非線性設(shè)備比例≤50%變壓器容量，存在一定量的諧波，電容器額定電壓的選取宜不低于480V。12%、13%電抗率的模塊主要用于硅整流、單晶爐、鑄錠爐、熔煉爐、中頻爐、軋機、等非線性設(shè)備產(chǎn)生3次及以上諧波補償?shù)挠秒妶鏊乙陨县摵芍蟹蔷€性設(shè)備比例≤50%變壓器容量存在大量諧波，電容器額定電壓的選取宜不低于525V。
